液体封止型光装置
【課題】 液体封止型光装置の環境温度の変化は、屈折率整合液の体積の膨張収縮を引き起こす。従来の液体封止型光装置では、空間の内壁に加わる圧力は温度上昇により高まり、高温下では接合部分から液漏れを生じやすいという問題を抱えていた。本発明は、このような問題を解決するために、液漏れの生じにくい液体封止型光装置を提供することを目的とする。
【解決手段】 上記目的を達成するために、本発明の液体封止型光装置では、光学部品を配置するための封止空間を有する光学部品パッケージ内の屈折率整合液の体積が膨張収縮しても、その膨張収縮を吸収するために、容積の変化する封止空間を有する液体溜めを備え、光学部品パッケージ内と液体溜めとを通路で接続した。
【解決手段】 上記目的を達成するために、本発明の液体封止型光装置では、光学部品を配置するための封止空間を有する光学部品パッケージ内の屈折率整合液の体積が膨張収縮しても、その膨張収縮を吸収するために、容積の変化する封止空間を有する液体溜めを備え、光学部品パッケージ内と液体溜めとを通路で接続した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学部品を内包することのできる液体封止型光装置に関する。特に、液体封止型光装置の内部に所定の屈折率の光学部品と屈折率整合をとった液体を充填した液体封止型光装置について温度特性の改善を図ったものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、光素子を内部に配置する光装置は、光素子と空気との間の屈折率不整合による反射や拡散が光の通過損失となるため、光素子を配置する内部空間に液体を充填していた。従来の液体封止型光装置の例を図１、図２に示す。図１は、従来の液体封止型光装置の平図面を表す。図２は、図１のＡ、Ａ’矢線における断面図を表す。図１、図２において、５０は従来の液体封止型光装置、５１は光導波路層、５２は光導波路基板、５３はＭｉｃｒｏ−Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ （ＭＥＭＳ）、５４はＭＥＭＳ基板、５５は光導波路層５１とＭＥＭＳ５３に挟まれた空間、５６は接続封止層、５７−１は入力側光ファイバ列、５７−２は透過出力側光ファイバ列、５７−３は反射出力側光ファイバ列、５８は光導波路、５９はスリット、６０は可動ミラーである。
【０００３】
図１において、従来の液体封止型光装置５０の内部では、入力側光ファイバ列５７−１を入力とし、透過出力側光ファイバ列５７−２と反射出力側光ファイバ列５７−３とを出力とするマトリクスの交点位置にそれぞれ可動ミラーが配置されている。入力側光ファイバ列５７−１から入力された光は、光導波路層５１内を伝搬し、可動ミラー（図示せず）の挿抜によって、透過出力側光ファイバ列５７−２か反射出力側光ファイバ列５７−３かに出力される。
【０００４】
図２において、光導波路基板５２に支持された光導波路層５１内には、光導波路５８が形成されている。光導波路５８には、入力側光ファイバ列５７−１と透過出力側光ファイバ列５７−２が接続される。また、光導波路５８の途中にはスリット５９が形成され、ＭＥＭＳ５３からスリット５９に可動ミラー６０が挿抜される。ＭＥＭＳ５３はＭＥＭＳ基板５４に支持されている。
【０００５】
次に、図２を用いて従来の液体封止型光装置の動作を説明する（例えば、非特許文献１参照）。入力側光ファイバ列５７−１から入力された光は、光導波路５８内を伝搬する。ＭＥＭＳ５３から可動ミラー６０がスリット５９に挿入されると、光は可動ミラー６０で反射され反射出力側光ファイバ列（図示せず）に出力される。可動ミラー６０がスリット５９からＭＥＭＳ５３に格納されると、光は透過して、透過出力側光ファイバ列５７−２に出力される。
【０００６】
ここで、光導波路５８はガラスで構成され、その屈折率は一般的に１．５程度と空気よりも高くなる。このため、光導波路５８を伝搬した光はスリット５９で、拡散し、かつ反射も生じるため、光損失が大きくなる。光損失を減少させるため、ＭＥＭＳ５３と光導波路層５１で挟まれた空間５５を接続封止層５６で封止し、空間５５内に屈折率整合液を充填する。
【０００７】
しかし、液体封止型光装置に標準的に求められる−４０度Ｃから＋８５度Ｃまでの環境温度の変化は、屈折率整合液の体積の膨張収縮を引き起こす。屈折率整合液の一般的な熱膨張率は１０−３／deg程度であることから、温度変化による屈折率整合液の体積変化は中間値の２０度Ｃに対して±５％程度の値となる。かかる膨張収縮は空間５５内で静水圧として加わる。このため、従来の液体封止型光装置では、空間５５の内壁に加わる圧力は温度上昇により高まり、高温下ではＭＥＭＳ５３と光導波路層５１との接合部分から液漏れを生じやすいという問題を抱えていた。
【０００８】
【非特許文献１】“Ｍｉｃｒｏｍａｃｈｉｎｅｄ ２×２ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｗｉｔｃｈ Ａｒｒａｙ ｂｙ Ｓｔｒｅｓｓ−Ｉｎｄｕｃｅｄ Ｂｅｎｄｉｎｇ”、 Ｍ． Ｋａｔａｙａｍａ ｅｔ ａｌ．， Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｄｉｇｅｓｔ Ｆｏｕｒｔｈ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｔｏｐｉｃａｌ Ｍｅｅｔｉｎｇ ｏｎ Ｃｏｎｔｅｍｐｏａｒｙ Ｐｈｏｔｏｎｉｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ （ＣＰＴ２００１）， ｐｐ．２７−２８， ｍｃ−４， Ｊａｎ． １５−１７， ２００１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、このような問題を解決するために、液漏れの生じにくい液体封止型光装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本願第一発明の液体封止型光装置では、光学部品を配置するための封止空間を有する光学部品パッケージ内の屈折率整合液の体積が膨張収縮しても、その膨張収縮を吸収するために、容積の変化する封止空間を有する液体溜めを備え、光学部品パッケージ内と液体溜めとを通路で接続した。
【００１１】
具体的には、本願第一発明は、内部に光学部品を配置することのできる封止された封止空間を有する光学部品パッケージと、前記光学部品パッケージと通路で接続され、容積の変化する封止空間を有する液体溜めと、を備える液体封止型光装置である。
【００１２】
本願第一発明の液体封止型光装置により、光学部品パッケージ内に温度変化等により体積が膨張収縮する屈折率整合液を充填しても、容積の変化する液体溜めとの間で通路を通して屈折率整合液を交換することによって、屈折率整合液の体積の膨張収縮を吸収することができ、屈折率整合液の液漏れを防止することができる。
【００１３】
上記目的を達成するために、本願第二発明の液体封止型光装置では、光を通す光学部品及び当該光学部品と略等しい屈折率を有する屈折率整合液を内部に配置して封止された封止空間を有する光学部品パッケージ内の屈折率整合液の体積が膨張収縮しても、その膨張収縮を吸収するために、容積の変化する封止空間を有する液体溜めを備え、光学部品パッケージ内と液体溜めとを通路で接続した。
【００１４】
具体的には、本願第二発明は、光を通す所定の屈折率の光学部品を内部に配置して封止された封止空間を有する光学部品パッケージと、前記光学部品パッケージと通路で接続され、容積の変化する封止空間を有する液体溜めと、前記光学部品パッケージ及び前記液体溜めに充填された前記所定の屈折率に略等しい屈折率の液体と、を備える液体封止型光装置である。
【００１５】
本願第二発明の液体封止型光装置により、温度変化等により光学部品パッケージ内の屈折率整合液の体積が膨張収縮しても、容積の変化する液体溜めとの間で通路を通して屈折率整合液を交換することによって、屈折率整合液の体積の膨張収縮を吸収することができ、屈折率整合液の液漏れを防止することができる。
【００１６】
本願第一発明の液体封止型光装置又は本願第二発明の液体封止型光装置において、前記光学部品パッケージは、対向する２つの内面と側壁面で封止空間が構成され、前記２つの内面のうち少なくとも一方に凹部を有することが望ましい。
【００１７】
本発明により、外部から浸入した気泡を前記凹部に保持することができ、気泡が光学部品に接することによって光学特性が変化することを防止することができる。
【００１８】
本願第一発明の液体封止型光装置又は本願第二発明の液体封止型光装置において、前記通路は、前記光学部品パッケージと前記液体溜めとを接続するパイプであることが望ましい。
【００１９】
本発明により、光学部品パッケージと液体溜めとを簡単に接続でき、かつ、液体漏れを防止することができる。
【００２０】
本願第一発明の液体封止型光装置又は本願第二発明の液体封止型光装置において、前記通路は、前記光学部品パッケージの基板と蓋部との間に形成され、前記基板又は前記蓋部の少なくとも一方に形成された溝であることが望ましい。
【００２１】
本発明により、新たな部品を追加することなく光学部品パッケージと液体溜めとを簡単に接続でき、かつ、液体漏れを防止することができる。
【発明の効果】
【００２２】
以上説明したように、本発明によれば液体封止型光装置で使用環境温度が変化しても、内圧の上昇下降を抑圧することが可能となり、液漏れの生じにくい液体封止型光装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
添付の図面を参照して本願発明の実施の形態を説明する。以下に説明する実施の形態は本願発明の構成の例であり、本願発明は、以下の実施の形態に制限されるものではない。
【００２４】
（実施形態１）
本実施形態の液体封止型光装置は、内部に光学部品を配置することのできる封止された封止空間を有する光学部品パッケージと、当該光学部品パッケージと通路で接続され、容積の変化する封止空間を有する液体溜めとを備える液体封止型光装置である。光学部品パッケージには光を通す所定の屈折率の光学部品を内部に配置してもよい。また、光学部品の屈折率と略等しい屈折率の屈折率整合液を光学部品パッケージ及び液体溜めに充填してもよい。
【００２５】
図３は、本実施形態の液体封止型光装置の平面図である。液体封止型光装置の内部構造は破線で示している。図４は、図３における矢線Ａ、Ａ’での断面図である。
【００２６】
図３及び図４において、１０は光学部品パッケージ、１１は光学部品パッケージ１０の基板、１２は光学部品パッケージ１０の封止するキャップ、１３は光学部品パッケージ１０の側壁、１４は光学部品パッケージ１０の内部に配置する光学部品の屈折率と略等しい屈折率を有する屈折率整合液、１５は凹部、２１及び２２は屈折率整合液１４を溜める液体溜め、３１及び３２はそれぞれ液体溜め２１又は２２と光学部品パッケージ１０とを接続する通路としてのパイプである。
【００２７】
図３においては、２つの液体溜めを備えているが、１つであっても３つ以上であってもよい。また、図３及び図４における凹部１５は必須ではない。
【００２８】
図３及び図４を使用して本実施形態の液体封止型光装置の構造を説明する。基板１１の上面で光学部品を配置する位置が側壁１３で囲われている。囲われる形状は四角形等の多角形でも円形でもよい。基板１１及び側壁１３の材料は、Ｓｉ、ガラス、石英、セラミック等が利用できる。
【００２９】
パイプ３１又は３２は、基板１１の上面に設置される。基板１１に溝を掘って、パイプ３１又は３２を埋めてもよい。溝はダイシングやサンドブラストで掘ることができる。パイプ３１及び３２の片端にはそれぞれ液体溜め２１又は２２が接続されている。液体溜め２１及び２２の材料は、ゴム、Ｓｉ樹脂等の伸縮性に富む材料でもよいし、金属、プラスチック、エンジニアリングプラスチック等でもよい。液体溜め２１及び２２は蛇腹のように伸び縮みの容易な形状でもよいし、伸縮性に富む材料で構成する場合は風船のような球体形状でもよい。図３及び図４では、液体溜め２１及び２２は基板１１の外側に配置されているが、基板１１の上面に配置されていてもよい。
【００３０】
基板１１、側壁１３及びキャップ１２で囲まれた光学部品パッケージ１０の内部並びに液体溜め２１及び２２に屈折率整合液１４が充填されている（図４（２））。屈折率整合液１４は、光学部品パッケージ１０の内部に配置される光学部品の屈折率と略等しい屈折率とする。略等しい屈折率とすることにより、光学部品と空気中との境界を通過しても、屈折率不整合による反射や、屈折率差による拡散を防止することができる。
【００３１】
また、液体溜め２１及び２２は、内部圧力の変化に対して光学部品パッケージ１０よりも容積変化が容易にしておく。容積変化が容易になるように、液体溜め２１又は２２の少なくとも一部を伸縮性に富む材料で構成してもよいし、伸び縮みの容易な形状としてもよい。
【００３２】
通常の屈折率整合液１４は温度の上昇によって体積が膨張する。温度の上昇によって屈折率整合液１４の体積が膨張しても、屈折率整合液１４の体積の膨張を容積変化の容易な液体溜め２１及び２２で吸収する（図４（１））。図４（１）では、屈折率整合液１４が液体溜め２１及び２２に移動することによって、液体溜め２１の容積が拡大して光学部品パッケージ１０内の圧力変化を緩和することができる。
【００３３】
逆に、屈折率整合液１４の体積が温度の下降によって収縮しても、屈折率整合液１４の体積の収縮を容積変化の容易な液体溜め２１及び２２で吸収する（図４（３））。図４（３）では、屈折率整合液１４が液体溜め２１及び２２から光学部品パッケージ１０に移動することによって、液体溜め２１の容積が縮小して光学部品パッケージ１０内の圧力変化を緩和することができる。
【００３４】
以上説明したように、本実施形態の液体封止型光装置は、温度が変化しても、光学部品パッケージと容積の変化する液体溜めとの間で通路を通して屈折率整合液が移動することによって、屈折率整合液の体積の膨張、収縮を吸収することができ、屈折率整合液の液漏れを防止することができる。
【００３５】
（実施の形態２）
本実施形態の液体封止型光装置は、内部に光学部品を配置することのできる封止された封止空間を有する光学部品パッケージと、当該光学部品パッケージと通路で接続され、容積の変化する封止空間を有する液体溜めとを備える液体封止型光装置である。光学部品パッケージには光を通す所定の屈折率の光学部品を内部に配置してもよい。また、光学部品の屈折率と略等しい屈折率の屈折率整合液を光学部品パッケージ及び液体溜めに充填してもよい。実施形態1の液体封止型光装置との違いは、液体溜めを光学部品パッケージの基板上に設置したことである。
【００３６】
図５は、本実施形態の液体封止型光装置の平面図である。液体封止型光装置の内部構造は破線で示している。図６及び図７は、図５における矢線Ｂ、Ｂ’での断面図である。
【００３７】
図５、図６及び図７において、１０は光学部品パッケージ、１１は光学部品パッケージの基板、１２は光学部品パッケージの封止するキャップ、１３は光学部品パッケージの側壁、１４は光学部品パッケージの内部に配置する光学部品の屈折率と略等しい屈折率を有する屈折率整合液、１５は凹部、２３及び２４は屈折率整合液１４を溜める液体溜め、３３及び３４はそれぞれ液体溜め２３又は２４と光学部品パッケージ１０とを接続する通路としてのパイプ、２５は空気、２６は液体溜めの側部、２７は液体溜めのカバーである。
【００３８】
図５においては、２つの液体溜めを備えているが、１つであっても３つ以上であってもよい。また、図５、図６及び図７における凹部１５は必須ではない。
【００３９】
図５、図６及び図７を使用して本実施形態の液体封止型光装置の構造を説明する。基板１１の上面で光学部品を配置する位置が側壁１３で囲われている。囲われる形状は四角形等の多角形でも円形でもよい。基板１１及び側壁１３の材料は、Ｓｉ、ガラス、石英、セラミック等が利用できる。
【００４０】
パイプ３３又は３４は、基板１１の上面に設置される。基板１１に溝を掘って、パイプ３３又は３４を埋めてもよい。溝はダイシングやサンドブラストで掘ることができる。
【００４１】
パイプ３３及び３４の片端にはそれぞれ液体溜め２３又は２４が接続されている。液体溜め２３及び２４の側部２６又はカバー２７の材料は、ゴム、Ｓｉ樹脂等の伸縮性に富む材料でもよいし、金属、プラスチック、エンジニアリングプラスチック等でもよい。液体溜め２３及び２４の側部２６は蛇腹のように伸び縮みの容易な形状でもよい。液体溜め２３及び２４のカバー２７は同心円の波板のように膨らんだり凹んだりすることの容易な形状でもよい。図５、図６及び図７では、液体溜め２３及び２４は基板１１の光学部品パッケージ１０と同じ面の側に配置されているが、基板１１の光学部品パッケージ１０と反対側に配置されていてもよい。反対側に配置されている場合は、光学部品パッケージ１０と液体溜め２３及び２４とはスルーホールで接続される。
【００４２】
基板１１、側壁１３及びキャップ１２で囲まれた光学部品パッケージ１０の内部並びに液体溜め２３及び２４に屈折率整合液１４が充填されている（図６（２）、図７（２））。屈折率整合液１４は、光学部品パッケージ１０の内部に配置される光学部品の屈折率と略等しい屈折率とする。略等しい屈折率とすることにより、光学部品と空気中との境界を通過しても、屈折率不整合による反射や、屈折率差による拡散を防止することができる。
【００４３】
また、液体溜め２３及び２４は、内部圧力の変化に対して光学部品パッケージ１０よりも容積変化が容易にしておく。容積変化が容易になるように、液体溜め２３又は２４のカバー２７を伸縮性に富む材料で構成してもよいし、膨らんだり凹んだりすることの容易な形状としてもよい（図６（２））。また、液体溜め２３又は２４の側部２６を伸縮性に富む材料で構成してもよいし（図７（２））、伸び縮みの容易な形状としてもよい（図７（２））。
【００４４】
通常の屈折率整合液１４は温度の上昇によって体積が膨張する。温度の上昇によって屈折率整合液１４の体積が膨張しても、屈折率整合液１４の体積の膨張を容積変化の容易な液体溜め２３及び２４で吸収する（図６（１）、図７（１））。図６（１）では、屈折率整合液１４が液体溜め２３及び２４に移動することによって、液体溜め２３のカバー２７が外に膨らみ光学部品パッケージ１０内の圧力変化を緩和することができる。図７（１）では、屈折率整合液１４が液体溜め２３及び２４に移動することによって、液体溜め２３の側部２６が伸びて光学部品パッケージ１０内の圧力変化を緩和することができる。
【００４５】
逆に、屈折率整合液１４の体積が温度の下降によって収縮しても、屈折率整合液１４の体積の収縮を容積変化の容易な液体溜め２３及び２４で吸収する（図６（３）、図７（３））。図６（３）では、屈折率整合液１４が液体溜め２３及び２４から光学部品パッケージ１０に移動することによって、液体溜め２３のカバー２７が内に膨らみ光学部品パッケージ１０内の圧力変化を緩和することができる。図７（３）では、屈折率整合液１４が液体溜め２３及び２４から光学部品パッケージ１０に移動することによって、液体溜め２３の側部２６が縮んで光学部品パッケージ１０内の圧力変化を緩和することができる。
【００４６】
さらに、液体溜め２３又は２４に空気２５を封入することによって、屈折率整合液１４の体積の膨張、収縮を空気２５にも吸収させてもよい（図６、図７）。
【００４７】
以上説明したように、本実施形態の液体封止型光装置は、温度が変化しても、光学部品パッケージと容積の変化する液体溜めとの間で通路を通して屈折率整合液が移動することによって、屈折率整合液の体積の膨張、収縮を吸収することができ、屈折率整合液の液漏れを防止することができる。
【００４８】
（実施形態３）
本実施形態の液体封止型光装置は、光学部品パッケージが、対向する２つの内面と側壁面で封止空間が構成され、当該内面のうち少なくとも一方に凹部を有する。光学部品パッケージには光を通す所定の屈折率の光学部品を内部に配置してもよい。また、光学部品の屈折率と略等しい屈折率の屈折率整合液を光学部品パッケージ及び液体溜めに充填してもよい。
【００４９】
図８は、本実施形態の液体封止型光装置の断面図である。図８は、実施の形態２で説明した液体封止型光装置の凹部を必須構成要素とし、液体封止型光装置の内部に気泡を持たせたものである。図８において、１０は光学部品パッケージ、１１は光学部品パッケージ１０の基板、１２は光学部品パッケージ１０の封止するキャップ、１３は側壁面としての光学部品パッケージ１０の側壁、１４は光学部品パッケージ１０の内部に配置する光学部品の屈折率と略等しい屈折率を有する屈折率整合液、１５は基板１０に設けられた凹部、１６は屈折率整合液に含まれる気泡、２３は屈折率整合液１４を溜める液体溜め、２５は空気、２６は液体溜め２３の側部、２７は液体溜め２３のカバー、３３はそれぞれ液体溜め２３と光学部品パッケージ１０とを接続するパイプである。基板１１とキャップ１２とで対向する２つの内面を形成する。ここでは、実施の形態２で説明した液体封止型光装置の凹部を必須構成要素とした例を説明するが、実施の形態１で説明した液体封止型光装置の凹部を必須構成要素としてもよい。
【００５０】
図８においては、１つの凹部１５を備えているが、１つであっても２つ以上であってもよい。凹部１５はパイプ３３の端部に持たせることが好ましい。液体溜め２３からの空気２５が光学部品パッケージ１０にパイプ３３を通過してきたときに、容易に空気を気泡として固定することができる。光学部品パッケージ１０内での気泡１６又は液体溜め２３の空気２５があればよい。空気又は気泡は、液体封止型光装置を封入する際に気体を混入させてもよいし、液体に溶解させた気体を液体封止型光装置内で分離させてもよい。
【００５１】
図８を使用して本実施形態の液体封止型光装置の構造を説明する。実施の形態１又は２で説明した構成と同じ内容については説明を省略する。凹部１５での基板１１とキャップ１２との間の高さは、封止された光学部品パッケージ１０のどの部分よりも高いことが望ましい。気泡が高い凹部と低い凹部に跨って存在する場合には、それぞれの液体と気泡の境界における表面張力に起因する圧力差によって低い凹部から高い凹部に押し戻されるという、毛細管現象によるためである。この結果、気泡は最も高い凹部内に滞留しつづけるので、光学部品パッケージ内の光学部品を配置した場所に侵入して光路を遮ることがない。
【００５２】
また、凹部１５は基板１１又はキャップ１２のいずれかに設けてもよい。好ましくは、両側の同じ位置に設けることである。両側に凹部を設けることによって集合した気泡の固定が容易になる。
【００５３】
図８において、光学部品パッケージ１０に充填した屈折率整合液１４の中に気泡１６を持たせると、屈折率整合液の膨張、収縮による内圧の変化を緩和することができる。気泡は光学部品パッケージ１０だけに持たせてもよいし、液体溜め２３だけに持たせてもよい（図８の空気２５）。また、光学部品パッケージ１０及び液体溜め２３の両方に持たせてもよい。
【００５４】
光学部品パッケージ１０又は液体溜め２３に封入する気泡として、例えば窒素等の不活性ガスを用いることが好ましい。不活性ガスであれば、充填する屈折率整合液との反応がなく、屈折率整合液が変質することもなく、また気泡が消失することもない。
【００５５】
凹部１５の個数は１箇所だけに限らず、複数箇所に設けてもよい。また、その形状は円形や多角形に限らず、光学部品パッケージ１０の内部周囲に溝を形成してもよい。光学部品パッケージ１０の内部周囲に溝を形成すると、封止された空間での占有体積を大きくできるばかりでなく、液体封止型光装置がどのような向きに設置されても、気泡が凹部１５に集合する時間を短縮することができる。
【００５６】
次に、凹部の形成方法について説明する。凹部を形成するプロセスは、一般的には光導波体又は駆動体を通常の半導体製造プロセスであるドライエッチングやウェットエッチングでもよい。しかし、凹部の加工精度はせいぜい数十μｍで十分であるため、サンドブラスト加工でもよい。サンドブラスト加工によれば、他の形成方法に比べて効率よく凹部を形成することができる。また、ドライエッチングやウェットエッチングに比較して、加工表面粗さが大きいため、集合した気泡の合体を促進する効果も期待することが出来る。
【００５７】
（実施形態４）
本実施形態の液体封止型光装置は、実施形態１から３で説明した通路としてのパイプに替えて、光学部品パッケージの基板と蓋部との間に形成され、当該基板又は当該蓋部の少なくとも一方に形成された溝を適用するものである。
【００５８】
本発明の液体封止型光装置では、光学部品パッケージと液体溜めとの間に屈折率整合液を移動させる通路が必要となる。通路としては、実施の形態１から３で説明したようなパイプを利用してもよいが、基板又は蓋部の少なくとも一方に形成された溝を通路としてもよい。特に、実施の形態２又は３で説明したように、液体溜めを基板上に設置した場合は、基板又は蓋部の少なくとも一方に形成された溝を、光学部品パッケージと液体溜めとの間に屈折率整合液を移動させる通路として利用することができる。
【００５９】
図９及び図１０は、基板と蓋部との間に形成する溝の形状を説明する溝の断面図である。図９及び図１０において、１１は光学部品パッケージの基板、３５は蓋部、３６、３７、３８、３９、４０及び４１は光学部品パッケージの基板１１と蓋部３５との間に形成された溝である。
【００６０】
図９を用いて溝について説明する。実施の形態１又は２において、光学部品パッケージの側壁と液体溜めとの間の基板１１に溝を形成し、光学部品パッケージの側壁と液体溜めとの間の溝の上部に溝を形成した蓋部３５を被せることによって、溝を通路として利用する。基板の溝の一端は光学部品パッケージの内部まで、基板の溝の他端は液体溜めの内部まで形成する。溝を通路として光学部品パッケージ内部と液体溜め内部との間で屈折率整合液を移動させることができる。望ましくは光学部品パッケージの内部の凹部まで形成することである。光学部品パッケージ内部と液体溜め内部との間で気泡が移動したときに、凹部に気泡を滞留させることが容易になる。蓋部の溝に続くように、光学部品パッケージの側壁及び液体溜めの側壁に孔を設けることが望ましい。光学部品パッケージ内部と液体溜め内部との間の屈折率整合液の移動が容易になる。
【００６１】
溝の断面の形状は問わない。例えば、円形（図９（１））でも、菱形（図９（２））でも、四角形（図９（３））でもよい。
【００６２】
図１０を用いて溝について説明する。実施の形態１又は２において、光学部品パッケージの側壁と液体溜めとの間の基板１１に溝を形成し、光学部品パッケージの側壁と液体溜めとの間の溝の上部に蓋部３５を被せることによって、溝を通路として利用する。基板の溝の一端は光学部品パッケージの内部まで、基板の溝の他端は液体溜めの内部まで形成する。溝を通路として光学部品パッケージ内部と液体溜め内部との間で屈折率整合液を移動させることができる。望ましくは光学部品パッケージの内部の凹部まで形成することである。光学部品パッケージ内部と液体溜め内部との間で気泡が移動したときに、凹部に気泡を滞留させることが容易になる。
【００６３】
溝の断面の形状は問わない。例えば、半円形（図１０（１））でも、三角形（図１０（２））でも、四角形（図１０（３））でもよい。
【００６４】
図１０では、基板１１に溝を形成しているが、蓋部にだけ溝を形成してもよい。この場合は、蓋部の溝に続くように、光学部品パッケージの側壁及び液体溜めの側壁に孔を設ける。
【００６５】
ここで説明した溝は、基板又は蓋部をダイシング加工又はサンドブラスト加工によって形成することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明は、屈折率整合液を充填した液体封止型の光装置に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】従来の液体封止型光装置の例を説明する平面図である。
【図２】従来の液体封止型光装置の例を説明する断面図である。
【図３】本発明の実施の形態である液体封止型光装置の例を示す平面図である。
【図４】本発明の実施の形態である液体封止型光装置の例を示す断面図である。
【図５】本発明の実施の形態である液体封止型光装置の例を示す平面図である。
【図６】本発明の実施の形態である液体封止型光装置の例を示す断面図である。
【図７】本発明の実施の形態である液体封止型光装置の例を示す断面図である。
【図８】本発明の実施の形態である液体封止型光装置の例を示す断面図である。
【図９】基板と蓋部との間に形成する溝の形状を説明する溝の断面図である。
【図１０】基板と蓋部との間に形成する溝の形状を説明する溝の断面図である。
【符号の説明】
【００６８】
１０：光学部品パッケージ
１１：光学部品パッケージの基板
１２：光学部品パッケージの封止するキャップ
１３：光学部品パッケージの側壁
１４：屈折率整合液
１５：凹部
１６：屈折率整合液に含まれる気泡
２１、２２、２３、２４：屈折率整合液を溜める液体溜め
２５：空気
２６：液体溜めの側部
２７：液体溜めのカバー
３１、３２、３３、３４：液体溜めと光学部品パッケージとを接続するパイプ
３５：蓋部
３６、３７、３８、３９、４０、４１：光学部品パッケージの基板と蓋部との間に形成された溝
５０：従来の液体封止型光装置
５１：光導波路層
５２：光導波路基板
５３：Ｍｉｃｒｏ−Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ
５４：ＭＥＭＳ基板
５５：光導波路層とＭＥＭＳに挟まれた空間
５６：接続封止層
５７−１：入力側光ファイバ列
５７−２：透過出力側光ファイバ列
５７−３：反射出力側光ファイバ列
５８：光導波路
５９：スリット
６０：可動ミラー
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学部品を内包することのできる液体封止型光装置に関する。特に、液体封止型光装置の内部に所定の屈折率の光学部品と屈折率整合をとった液体を充填した液体封止型光装置について温度特性の改善を図ったものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、光素子を内部に配置する光装置は、光素子と空気との間の屈折率不整合による反射や拡散が光の通過損失となるため、光素子を配置する内部空間に液体を充填していた。従来の液体封止型光装置の例を図１、図２に示す。図１は、従来の液体封止型光装置の平図面を表す。図２は、図１のＡ、Ａ’矢線における断面図を表す。図１、図２において、５０は従来の液体封止型光装置、５１は光導波路層、５２は光導波路基板、５３はＭｉｃｒｏ−Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ （ＭＥＭＳ）、５４はＭＥＭＳ基板、５５は光導波路層５１とＭＥＭＳ５３に挟まれた空間、５６は接続封止層、５７−１は入力側光ファイバ列、５７−２は透過出力側光ファイバ列、５７−３は反射出力側光ファイバ列、５８は光導波路、５９はスリット、６０は可動ミラーである。
【０００３】
図１において、従来の液体封止型光装置５０の内部では、入力側光ファイバ列５７−１を入力とし、透過出力側光ファイバ列５７−２と反射出力側光ファイバ列５７−３とを出力とするマトリクスの交点位置にそれぞれ可動ミラーが配置されている。入力側光ファイバ列５７−１から入力された光は、光導波路層５１内を伝搬し、可動ミラー（図示せず）の挿抜によって、透過出力側光ファイバ列５７−２か反射出力側光ファイバ列５７−３かに出力される。
【０００４】
図２において、光導波路基板５２に支持された光導波路層５１内には、光導波路５８が形成されている。光導波路５８には、入力側光ファイバ列５７−１と透過出力側光ファイバ列５７−２が接続される。また、光導波路５８の途中にはスリット５９が形成され、ＭＥＭＳ５３からスリット５９に可動ミラー６０が挿抜される。ＭＥＭＳ５３はＭＥＭＳ基板５４に支持されている。
【０００５】
次に、図２を用いて従来の液体封止型光装置の動作を説明する（例えば、非特許文献１参照）。入力側光ファイバ列５７−１から入力された光は、光導波路５８内を伝搬する。ＭＥＭＳ５３から可動ミラー６０がスリット５９に挿入されると、光は可動ミラー６０で反射され反射出力側光ファイバ列（図示せず）に出力される。可動ミラー６０がスリット５９からＭＥＭＳ５３に格納されると、光は透過して、透過出力側光ファイバ列５７−２に出力される。
【０００６】
ここで、光導波路５８はガラスで構成され、その屈折率は一般的に１．５程度と空気よりも高くなる。このため、光導波路５８を伝搬した光はスリット５９で、拡散し、かつ反射も生じるため、光損失が大きくなる。光損失を減少させるため、ＭＥＭＳ５３と光導波路層５１で挟まれた空間５５を接続封止層５６で封止し、空間５５内に屈折率整合液を充填する。
【０００７】
しかし、液体封止型光装置に標準的に求められる−４０度Ｃから＋８５度Ｃまでの環境温度の変化は、屈折率整合液の体積の膨張収縮を引き起こす。屈折率整合液の一般的な熱膨張率は１０−３／deg程度であることから、温度変化による屈折率整合液の体積変化は中間値の２０度Ｃに対して±５％程度の値となる。かかる膨張収縮は空間５５内で静水圧として加わる。このため、従来の液体封止型光装置では、空間５５の内壁に加わる圧力は温度上昇により高まり、高温下ではＭＥＭＳ５３と光導波路層５１との接合部分から液漏れを生じやすいという問題を抱えていた。
【０００８】
【非特許文献１】“Ｍｉｃｒｏｍａｃｈｉｎｅｄ ２×２ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｗｉｔｃｈ Ａｒｒａｙ ｂｙ Ｓｔｒｅｓｓ−Ｉｎｄｕｃｅｄ Ｂｅｎｄｉｎｇ”、 Ｍ． Ｋａｔａｙａｍａ ｅｔ ａｌ．， Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｄｉｇｅｓｔ Ｆｏｕｒｔｈ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｔｏｐｉｃａｌ Ｍｅｅｔｉｎｇ ｏｎ Ｃｏｎｔｅｍｐｏａｒｙ Ｐｈｏｔｏｎｉｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ （ＣＰＴ２００１）， ｐｐ．２７−２８， ｍｃ−４， Ｊａｎ． １５−１７， ２００１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、このような問題を解決するために、液漏れの生じにくい液体封止型光装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本願第一発明の液体封止型光装置では、光学部品を配置するための封止空間を有する光学部品パッケージ内の屈折率整合液の体積が膨張収縮しても、その膨張収縮を吸収するために、容積の変化する封止空間を有する液体溜めを備え、光学部品パッケージ内と液体溜めとを通路で接続した。
【００１１】
具体的には、本願第一発明は、内部に光学部品を配置することのできる封止された封止空間を有する光学部品パッケージと、前記光学部品パッケージと通路で接続され、容積の変化する封止空間を有する液体溜めと、を備える液体封止型光装置である。
【００１２】
本願第一発明の液体封止型光装置により、光学部品パッケージ内に温度変化等により体積が膨張収縮する屈折率整合液を充填しても、容積の変化する液体溜めとの間で通路を通して屈折率整合液を交換することによって、屈折率整合液の体積の膨張収縮を吸収することができ、屈折率整合液の液漏れを防止することができる。
【００１３】
上記目的を達成するために、本願第二発明の液体封止型光装置では、光を通す光学部品及び当該光学部品と略等しい屈折率を有する屈折率整合液を内部に配置して封止された封止空間を有する光学部品パッケージ内の屈折率整合液の体積が膨張収縮しても、その膨張収縮を吸収するために、容積の変化する封止空間を有する液体溜めを備え、光学部品パッケージ内と液体溜めとを通路で接続した。
【００１４】
具体的には、本願第二発明は、光を通す所定の屈折率の光学部品を内部に配置して封止された封止空間を有する光学部品パッケージと、前記光学部品パッケージと通路で接続され、容積の変化する封止空間を有する液体溜めと、前記光学部品パッケージ及び前記液体溜めに充填された前記所定の屈折率に略等しい屈折率の液体と、を備える液体封止型光装置である。
【００１５】
本願第二発明の液体封止型光装置により、温度変化等により光学部品パッケージ内の屈折率整合液の体積が膨張収縮しても、容積の変化する液体溜めとの間で通路を通して屈折率整合液を交換することによって、屈折率整合液の体積の膨張収縮を吸収することができ、屈折率整合液の液漏れを防止することができる。
【００１６】
本願第一発明の液体封止型光装置又は本願第二発明の液体封止型光装置において、前記光学部品パッケージは、対向する２つの内面と側壁面で封止空間が構成され、前記２つの内面のうち少なくとも一方に凹部を有することが望ましい。
【００１７】
本発明により、外部から浸入した気泡を前記凹部に保持することができ、気泡が光学部品に接することによって光学特性が変化することを防止することができる。
【００１８】
本願第一発明の液体封止型光装置又は本願第二発明の液体封止型光装置において、前記通路は、前記光学部品パッケージと前記液体溜めとを接続するパイプであることが望ましい。
【００１９】
本発明により、光学部品パッケージと液体溜めとを簡単に接続でき、かつ、液体漏れを防止することができる。
【００２０】
本願第一発明の液体封止型光装置又は本願第二発明の液体封止型光装置において、前記通路は、前記光学部品パッケージの基板と蓋部との間に形成され、前記基板又は前記蓋部の少なくとも一方に形成された溝であることが望ましい。
【００２１】
本発明により、新たな部品を追加することなく光学部品パッケージと液体溜めとを簡単に接続でき、かつ、液体漏れを防止することができる。
【発明の効果】
【００２２】
以上説明したように、本発明によれば液体封止型光装置で使用環境温度が変化しても、内圧の上昇下降を抑圧することが可能となり、液漏れの生じにくい液体封止型光装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
添付の図面を参照して本願発明の実施の形態を説明する。以下に説明する実施の形態は本願発明の構成の例であり、本願発明は、以下の実施の形態に制限されるものではない。
【００２４】
（実施形態１）
本実施形態の液体封止型光装置は、内部に光学部品を配置することのできる封止された封止空間を有する光学部品パッケージと、当該光学部品パッケージと通路で接続され、容積の変化する封止空間を有する液体溜めとを備える液体封止型光装置である。光学部品パッケージには光を通す所定の屈折率の光学部品を内部に配置してもよい。また、光学部品の屈折率と略等しい屈折率の屈折率整合液を光学部品パッケージ及び液体溜めに充填してもよい。
【００２５】
図３は、本実施形態の液体封止型光装置の平面図である。液体封止型光装置の内部構造は破線で示している。図４は、図３における矢線Ａ、Ａ’での断面図である。
【００２６】
図３及び図４において、１０は光学部品パッケージ、１１は光学部品パッケージ１０の基板、１２は光学部品パッケージ１０の封止するキャップ、１３は光学部品パッケージ１０の側壁、１４は光学部品パッケージ１０の内部に配置する光学部品の屈折率と略等しい屈折率を有する屈折率整合液、１５は凹部、２１及び２２は屈折率整合液１４を溜める液体溜め、３１及び３２はそれぞれ液体溜め２１又は２２と光学部品パッケージ１０とを接続する通路としてのパイプである。
【００２７】
図３においては、２つの液体溜めを備えているが、１つであっても３つ以上であってもよい。また、図３及び図４における凹部１５は必須ではない。
【００２８】
図３及び図４を使用して本実施形態の液体封止型光装置の構造を説明する。基板１１の上面で光学部品を配置する位置が側壁１３で囲われている。囲われる形状は四角形等の多角形でも円形でもよい。基板１１及び側壁１３の材料は、Ｓｉ、ガラス、石英、セラミック等が利用できる。
【００２９】
パイプ３１又は３２は、基板１１の上面に設置される。基板１１に溝を掘って、パイプ３１又は３２を埋めてもよい。溝はダイシングやサンドブラストで掘ることができる。パイプ３１及び３２の片端にはそれぞれ液体溜め２１又は２２が接続されている。液体溜め２１及び２２の材料は、ゴム、Ｓｉ樹脂等の伸縮性に富む材料でもよいし、金属、プラスチック、エンジニアリングプラスチック等でもよい。液体溜め２１及び２２は蛇腹のように伸び縮みの容易な形状でもよいし、伸縮性に富む材料で構成する場合は風船のような球体形状でもよい。図３及び図４では、液体溜め２１及び２２は基板１１の外側に配置されているが、基板１１の上面に配置されていてもよい。
【００３０】
基板１１、側壁１３及びキャップ１２で囲まれた光学部品パッケージ１０の内部並びに液体溜め２１及び２２に屈折率整合液１４が充填されている（図４（２））。屈折率整合液１４は、光学部品パッケージ１０の内部に配置される光学部品の屈折率と略等しい屈折率とする。略等しい屈折率とすることにより、光学部品と空気中との境界を通過しても、屈折率不整合による反射や、屈折率差による拡散を防止することができる。
【００３１】
また、液体溜め２１及び２２は、内部圧力の変化に対して光学部品パッケージ１０よりも容積変化が容易にしておく。容積変化が容易になるように、液体溜め２１又は２２の少なくとも一部を伸縮性に富む材料で構成してもよいし、伸び縮みの容易な形状としてもよい。
【００３２】
通常の屈折率整合液１４は温度の上昇によって体積が膨張する。温度の上昇によって屈折率整合液１４の体積が膨張しても、屈折率整合液１４の体積の膨張を容積変化の容易な液体溜め２１及び２２で吸収する（図４（１））。図４（１）では、屈折率整合液１４が液体溜め２１及び２２に移動することによって、液体溜め２１の容積が拡大して光学部品パッケージ１０内の圧力変化を緩和することができる。
【００３３】
逆に、屈折率整合液１４の体積が温度の下降によって収縮しても、屈折率整合液１４の体積の収縮を容積変化の容易な液体溜め２１及び２２で吸収する（図４（３））。図４（３）では、屈折率整合液１４が液体溜め２１及び２２から光学部品パッケージ１０に移動することによって、液体溜め２１の容積が縮小して光学部品パッケージ１０内の圧力変化を緩和することができる。
【００３４】
以上説明したように、本実施形態の液体封止型光装置は、温度が変化しても、光学部品パッケージと容積の変化する液体溜めとの間で通路を通して屈折率整合液が移動することによって、屈折率整合液の体積の膨張、収縮を吸収することができ、屈折率整合液の液漏れを防止することができる。
【００３５】
（実施の形態２）
本実施形態の液体封止型光装置は、内部に光学部品を配置することのできる封止された封止空間を有する光学部品パッケージと、当該光学部品パッケージと通路で接続され、容積の変化する封止空間を有する液体溜めとを備える液体封止型光装置である。光学部品パッケージには光を通す所定の屈折率の光学部品を内部に配置してもよい。また、光学部品の屈折率と略等しい屈折率の屈折率整合液を光学部品パッケージ及び液体溜めに充填してもよい。実施形態1の液体封止型光装置との違いは、液体溜めを光学部品パッケージの基板上に設置したことである。
【００３６】
図５は、本実施形態の液体封止型光装置の平面図である。液体封止型光装置の内部構造は破線で示している。図６及び図７は、図５における矢線Ｂ、Ｂ’での断面図である。
【００３７】
図５、図６及び図７において、１０は光学部品パッケージ、１１は光学部品パッケージの基板、１２は光学部品パッケージの封止するキャップ、１３は光学部品パッケージの側壁、１４は光学部品パッケージの内部に配置する光学部品の屈折率と略等しい屈折率を有する屈折率整合液、１５は凹部、２３及び２４は屈折率整合液１４を溜める液体溜め、３３及び３４はそれぞれ液体溜め２３又は２４と光学部品パッケージ１０とを接続する通路としてのパイプ、２５は空気、２６は液体溜めの側部、２７は液体溜めのカバーである。
【００３８】
図５においては、２つの液体溜めを備えているが、１つであっても３つ以上であってもよい。また、図５、図６及び図７における凹部１５は必須ではない。
【００３９】
図５、図６及び図７を使用して本実施形態の液体封止型光装置の構造を説明する。基板１１の上面で光学部品を配置する位置が側壁１３で囲われている。囲われる形状は四角形等の多角形でも円形でもよい。基板１１及び側壁１３の材料は、Ｓｉ、ガラス、石英、セラミック等が利用できる。
【００４０】
パイプ３３又は３４は、基板１１の上面に設置される。基板１１に溝を掘って、パイプ３３又は３４を埋めてもよい。溝はダイシングやサンドブラストで掘ることができる。
【００４１】
パイプ３３及び３４の片端にはそれぞれ液体溜め２３又は２４が接続されている。液体溜め２３及び２４の側部２６又はカバー２７の材料は、ゴム、Ｓｉ樹脂等の伸縮性に富む材料でもよいし、金属、プラスチック、エンジニアリングプラスチック等でもよい。液体溜め２３及び２４の側部２６は蛇腹のように伸び縮みの容易な形状でもよい。液体溜め２３及び２４のカバー２７は同心円の波板のように膨らんだり凹んだりすることの容易な形状でもよい。図５、図６及び図７では、液体溜め２３及び２４は基板１１の光学部品パッケージ１０と同じ面の側に配置されているが、基板１１の光学部品パッケージ１０と反対側に配置されていてもよい。反対側に配置されている場合は、光学部品パッケージ１０と液体溜め２３及び２４とはスルーホールで接続される。
【００４２】
基板１１、側壁１３及びキャップ１２で囲まれた光学部品パッケージ１０の内部並びに液体溜め２３及び２４に屈折率整合液１４が充填されている（図６（２）、図７（２））。屈折率整合液１４は、光学部品パッケージ１０の内部に配置される光学部品の屈折率と略等しい屈折率とする。略等しい屈折率とすることにより、光学部品と空気中との境界を通過しても、屈折率不整合による反射や、屈折率差による拡散を防止することができる。
【００４３】
また、液体溜め２３及び２４は、内部圧力の変化に対して光学部品パッケージ１０よりも容積変化が容易にしておく。容積変化が容易になるように、液体溜め２３又は２４のカバー２７を伸縮性に富む材料で構成してもよいし、膨らんだり凹んだりすることの容易な形状としてもよい（図６（２））。また、液体溜め２３又は２４の側部２６を伸縮性に富む材料で構成してもよいし（図７（２））、伸び縮みの容易な形状としてもよい（図７（２））。
【００４４】
通常の屈折率整合液１４は温度の上昇によって体積が膨張する。温度の上昇によって屈折率整合液１４の体積が膨張しても、屈折率整合液１４の体積の膨張を容積変化の容易な液体溜め２３及び２４で吸収する（図６（１）、図７（１））。図６（１）では、屈折率整合液１４が液体溜め２３及び２４に移動することによって、液体溜め２３のカバー２７が外に膨らみ光学部品パッケージ１０内の圧力変化を緩和することができる。図７（１）では、屈折率整合液１４が液体溜め２３及び２４に移動することによって、液体溜め２３の側部２６が伸びて光学部品パッケージ１０内の圧力変化を緩和することができる。
【００４５】
逆に、屈折率整合液１４の体積が温度の下降によって収縮しても、屈折率整合液１４の体積の収縮を容積変化の容易な液体溜め２３及び２４で吸収する（図６（３）、図７（３））。図６（３）では、屈折率整合液１４が液体溜め２３及び２４から光学部品パッケージ１０に移動することによって、液体溜め２３のカバー２７が内に膨らみ光学部品パッケージ１０内の圧力変化を緩和することができる。図７（３）では、屈折率整合液１４が液体溜め２３及び２４から光学部品パッケージ１０に移動することによって、液体溜め２３の側部２６が縮んで光学部品パッケージ１０内の圧力変化を緩和することができる。
【００４６】
さらに、液体溜め２３又は２４に空気２５を封入することによって、屈折率整合液１４の体積の膨張、収縮を空気２５にも吸収させてもよい（図６、図７）。
【００４７】
以上説明したように、本実施形態の液体封止型光装置は、温度が変化しても、光学部品パッケージと容積の変化する液体溜めとの間で通路を通して屈折率整合液が移動することによって、屈折率整合液の体積の膨張、収縮を吸収することができ、屈折率整合液の液漏れを防止することができる。
【００４８】
（実施形態３）
本実施形態の液体封止型光装置は、光学部品パッケージが、対向する２つの内面と側壁面で封止空間が構成され、当該内面のうち少なくとも一方に凹部を有する。光学部品パッケージには光を通す所定の屈折率の光学部品を内部に配置してもよい。また、光学部品の屈折率と略等しい屈折率の屈折率整合液を光学部品パッケージ及び液体溜めに充填してもよい。
【００４９】
図８は、本実施形態の液体封止型光装置の断面図である。図８は、実施の形態２で説明した液体封止型光装置の凹部を必須構成要素とし、液体封止型光装置の内部に気泡を持たせたものである。図８において、１０は光学部品パッケージ、１１は光学部品パッケージ１０の基板、１２は光学部品パッケージ１０の封止するキャップ、１３は側壁面としての光学部品パッケージ１０の側壁、１４は光学部品パッケージ１０の内部に配置する光学部品の屈折率と略等しい屈折率を有する屈折率整合液、１５は基板１０に設けられた凹部、１６は屈折率整合液に含まれる気泡、２３は屈折率整合液１４を溜める液体溜め、２５は空気、２６は液体溜め２３の側部、２７は液体溜め２３のカバー、３３はそれぞれ液体溜め２３と光学部品パッケージ１０とを接続するパイプである。基板１１とキャップ１２とで対向する２つの内面を形成する。ここでは、実施の形態２で説明した液体封止型光装置の凹部を必須構成要素とした例を説明するが、実施の形態１で説明した液体封止型光装置の凹部を必須構成要素としてもよい。
【００５０】
図８においては、１つの凹部１５を備えているが、１つであっても２つ以上であってもよい。凹部１５はパイプ３３の端部に持たせることが好ましい。液体溜め２３からの空気２５が光学部品パッケージ１０にパイプ３３を通過してきたときに、容易に空気を気泡として固定することができる。光学部品パッケージ１０内での気泡１６又は液体溜め２３の空気２５があればよい。空気又は気泡は、液体封止型光装置を封入する際に気体を混入させてもよいし、液体に溶解させた気体を液体封止型光装置内で分離させてもよい。
【００５１】
図８を使用して本実施形態の液体封止型光装置の構造を説明する。実施の形態１又は２で説明した構成と同じ内容については説明を省略する。凹部１５での基板１１とキャップ１２との間の高さは、封止された光学部品パッケージ１０のどの部分よりも高いことが望ましい。気泡が高い凹部と低い凹部に跨って存在する場合には、それぞれの液体と気泡の境界における表面張力に起因する圧力差によって低い凹部から高い凹部に押し戻されるという、毛細管現象によるためである。この結果、気泡は最も高い凹部内に滞留しつづけるので、光学部品パッケージ内の光学部品を配置した場所に侵入して光路を遮ることがない。
【００５２】
また、凹部１５は基板１１又はキャップ１２のいずれかに設けてもよい。好ましくは、両側の同じ位置に設けることである。両側に凹部を設けることによって集合した気泡の固定が容易になる。
【００５３】
図８において、光学部品パッケージ１０に充填した屈折率整合液１４の中に気泡１６を持たせると、屈折率整合液の膨張、収縮による内圧の変化を緩和することができる。気泡は光学部品パッケージ１０だけに持たせてもよいし、液体溜め２３だけに持たせてもよい（図８の空気２５）。また、光学部品パッケージ１０及び液体溜め２３の両方に持たせてもよい。
【００５４】
光学部品パッケージ１０又は液体溜め２３に封入する気泡として、例えば窒素等の不活性ガスを用いることが好ましい。不活性ガスであれば、充填する屈折率整合液との反応がなく、屈折率整合液が変質することもなく、また気泡が消失することもない。
【００５５】
凹部１５の個数は１箇所だけに限らず、複数箇所に設けてもよい。また、その形状は円形や多角形に限らず、光学部品パッケージ１０の内部周囲に溝を形成してもよい。光学部品パッケージ１０の内部周囲に溝を形成すると、封止された空間での占有体積を大きくできるばかりでなく、液体封止型光装置がどのような向きに設置されても、気泡が凹部１５に集合する時間を短縮することができる。
【００５６】
次に、凹部の形成方法について説明する。凹部を形成するプロセスは、一般的には光導波体又は駆動体を通常の半導体製造プロセスであるドライエッチングやウェットエッチングでもよい。しかし、凹部の加工精度はせいぜい数十μｍで十分であるため、サンドブラスト加工でもよい。サンドブラスト加工によれば、他の形成方法に比べて効率よく凹部を形成することができる。また、ドライエッチングやウェットエッチングに比較して、加工表面粗さが大きいため、集合した気泡の合体を促進する効果も期待することが出来る。
【００５７】
（実施形態４）
本実施形態の液体封止型光装置は、実施形態１から３で説明した通路としてのパイプに替えて、光学部品パッケージの基板と蓋部との間に形成され、当該基板又は当該蓋部の少なくとも一方に形成された溝を適用するものである。
【００５８】
本発明の液体封止型光装置では、光学部品パッケージと液体溜めとの間に屈折率整合液を移動させる通路が必要となる。通路としては、実施の形態１から３で説明したようなパイプを利用してもよいが、基板又は蓋部の少なくとも一方に形成された溝を通路としてもよい。特に、実施の形態２又は３で説明したように、液体溜めを基板上に設置した場合は、基板又は蓋部の少なくとも一方に形成された溝を、光学部品パッケージと液体溜めとの間に屈折率整合液を移動させる通路として利用することができる。
【００５９】
図９及び図１０は、基板と蓋部との間に形成する溝の形状を説明する溝の断面図である。図９及び図１０において、１１は光学部品パッケージの基板、３５は蓋部、３６、３７、３８、３９、４０及び４１は光学部品パッケージの基板１１と蓋部３５との間に形成された溝である。
【００６０】
図９を用いて溝について説明する。実施の形態１又は２において、光学部品パッケージの側壁と液体溜めとの間の基板１１に溝を形成し、光学部品パッケージの側壁と液体溜めとの間の溝の上部に溝を形成した蓋部３５を被せることによって、溝を通路として利用する。基板の溝の一端は光学部品パッケージの内部まで、基板の溝の他端は液体溜めの内部まで形成する。溝を通路として光学部品パッケージ内部と液体溜め内部との間で屈折率整合液を移動させることができる。望ましくは光学部品パッケージの内部の凹部まで形成することである。光学部品パッケージ内部と液体溜め内部との間で気泡が移動したときに、凹部に気泡を滞留させることが容易になる。蓋部の溝に続くように、光学部品パッケージの側壁及び液体溜めの側壁に孔を設けることが望ましい。光学部品パッケージ内部と液体溜め内部との間の屈折率整合液の移動が容易になる。
【００６１】
溝の断面の形状は問わない。例えば、円形（図９（１））でも、菱形（図９（２））でも、四角形（図９（３））でもよい。
【００６２】
図１０を用いて溝について説明する。実施の形態１又は２において、光学部品パッケージの側壁と液体溜めとの間の基板１１に溝を形成し、光学部品パッケージの側壁と液体溜めとの間の溝の上部に蓋部３５を被せることによって、溝を通路として利用する。基板の溝の一端は光学部品パッケージの内部まで、基板の溝の他端は液体溜めの内部まで形成する。溝を通路として光学部品パッケージ内部と液体溜め内部との間で屈折率整合液を移動させることができる。望ましくは光学部品パッケージの内部の凹部まで形成することである。光学部品パッケージ内部と液体溜め内部との間で気泡が移動したときに、凹部に気泡を滞留させることが容易になる。
【００６３】
溝の断面の形状は問わない。例えば、半円形（図１０（１））でも、三角形（図１０（２））でも、四角形（図１０（３））でもよい。
【００６４】
図１０では、基板１１に溝を形成しているが、蓋部にだけ溝を形成してもよい。この場合は、蓋部の溝に続くように、光学部品パッケージの側壁及び液体溜めの側壁に孔を設ける。
【００６５】
ここで説明した溝は、基板又は蓋部をダイシング加工又はサンドブラスト加工によって形成することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明は、屈折率整合液を充填した液体封止型の光装置に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】従来の液体封止型光装置の例を説明する平面図である。
【図２】従来の液体封止型光装置の例を説明する断面図である。
【図３】本発明の実施の形態である液体封止型光装置の例を示す平面図である。
【図４】本発明の実施の形態である液体封止型光装置の例を示す断面図である。
【図５】本発明の実施の形態である液体封止型光装置の例を示す平面図である。
【図６】本発明の実施の形態である液体封止型光装置の例を示す断面図である。
【図７】本発明の実施の形態である液体封止型光装置の例を示す断面図である。
【図８】本発明の実施の形態である液体封止型光装置の例を示す断面図である。
【図９】基板と蓋部との間に形成する溝の形状を説明する溝の断面図である。
【図１０】基板と蓋部との間に形成する溝の形状を説明する溝の断面図である。
【符号の説明】
【００６８】
１０：光学部品パッケージ
１１：光学部品パッケージの基板
１２：光学部品パッケージの封止するキャップ
１３：光学部品パッケージの側壁
１４：屈折率整合液
１５：凹部
１６：屈折率整合液に含まれる気泡
２１、２２、２３、２４：屈折率整合液を溜める液体溜め
２５：空気
２６：液体溜めの側部
２７：液体溜めのカバー
３１、３２、３３、３４：液体溜めと光学部品パッケージとを接続するパイプ
３５：蓋部
３６、３７、３８、３９、４０、４１：光学部品パッケージの基板と蓋部との間に形成された溝
５０：従来の液体封止型光装置
５１：光導波路層
５２：光導波路基板
５３：Ｍｉｃｒｏ−Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ
５４：ＭＥＭＳ基板
５５：光導波路層とＭＥＭＳに挟まれた空間
５６：接続封止層
５７−１：入力側光ファイバ列
５７−２：透過出力側光ファイバ列
５７−３：反射出力側光ファイバ列
５８：光導波路
５９：スリット
６０：可動ミラー
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に光学部品を配置することのできる封止された封止空間を有する光学部品パッケージと、
前記光学部品パッケージと通路で接続され、容積の変化する封止空間を有する液体溜めと、
を備える液体封止型光装置。
【請求項２】
光を通す所定の屈折率の光学部品を内部に配置して封止された封止空間を有する光学部品パッケージと、
前記光学部品パッケージと通路で接続され、容積の変化する封止空間を有する液体溜めと、
前記光学部品パッケージ及び前記液体溜めに充填された前記所定の屈折率に略等しい屈折率の液体と、
を備える液体封止型光装置。
【請求項３】
前記光学部品パッケージは、対向する２つの内面と側壁面で封止空間が構成され、前記２つの内面のうち少なくとも一方に凹部を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の液体封止型光装置。
【請求項４】
前記通路は、前記光学部品パッケージと前記液体溜めとを接続するパイプであることを特徴とする請求項１から３に記載のいずれかの液体封止型光装置。
【請求項５】
前記通路は、前記光学部品パッケージの基板と蓋部との間に形成され、前記基板又は前記蓋部の少なくとも一方に形成された溝であることを特徴とする請求項１から３に記載のいずれかの液体封止型光装置。
【請求項１】
内部に光学部品を配置することのできる封止された封止空間を有する光学部品パッケージと、
前記光学部品パッケージと通路で接続され、容積の変化する封止空間を有する液体溜めと、
を備える液体封止型光装置。
【請求項２】
光を通す所定の屈折率の光学部品を内部に配置して封止された封止空間を有する光学部品パッケージと、
前記光学部品パッケージと通路で接続され、容積の変化する封止空間を有する液体溜めと、
前記光学部品パッケージ及び前記液体溜めに充填された前記所定の屈折率に略等しい屈折率の液体と、
を備える液体封止型光装置。
【請求項３】
前記光学部品パッケージは、対向する２つの内面と側壁面で封止空間が構成され、前記２つの内面のうち少なくとも一方に凹部を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の液体封止型光装置。
【請求項４】
前記通路は、前記光学部品パッケージと前記液体溜めとを接続するパイプであることを特徴とする請求項１から３に記載のいずれかの液体封止型光装置。
【請求項５】
前記通路は、前記光学部品パッケージの基板と蓋部との間に形成され、前記基板又は前記蓋部の少なくとも一方に形成された溝であることを特徴とする請求項１から３に記載のいずれかの液体封止型光装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００６−１９５０１４（Ｐ２００６−１９５０１４Ａ）
【公開日】平成１８年７月２７日（２００６．７．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−４４８６（Ｐ２００５−４４８６）
【出願日】平成１７年１月１１日（２００５．１．１１）
【出願人】（５９１２３０２９５）エヌティティエレクトロニクス株式会社 (565)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年７月２７日（２００６．７．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１月１１日（２００５．１．１１）
【出願人】（５９１２３０２９５）エヌティティエレクトロニクス株式会社 (565)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]